SU1092428A1

SU1092428A1 - Phase meter

Info

Publication number: SU1092428A1
Application number: SU833533834A
Authority: SU
Inventors: Сергей Петрович Седельников; Илья Давыдович Золотарев; Виктор Александрович Киржбаум; Сергей Иосифович Журавлев
Original assignee: Омский политехнический институт
Priority date: 1983-01-07
Filing date: 1983-01-07
Publication date: 1984-05-15

Abstract

ФАЗОМЕТР, содержащий два измерительных канала, один из которых состоит из последовательно включенных первого смесител , фильтра суммарной частоты, второго смесител , фильтра разностной частоты а второй - из последовательно соединенных первого смесител и фильтра суммарной частоты, генератор, фазовьм детектор, соединенный с индикатором , отличающийс тем, что, с целью повьппени точности измерени за счет снижени уровн паразитных излучений, в него введены управл ема лини задержки, злемент управлени линией задержки. элемент выделени огибающей и последовательно включенные во второй измерительный канал дополнительный смеситель и фильтр разностной частоты , выход которого подключен к второму входу фазового детектора, первый вход которого св зан с выходом фильтра разностной частоты первого измерительного канала, один из входов дополнительного смесител соединен с выходом фильтра суммарной частоты второго измерительного канала , другой вход соединен с вторым входом второго смесител первого измерительного канала и с выходом управл емой линии задержки, управл ющий вход которой подключен к сл выходу элемента управлени линией задержки, а сигнальный вход - к выходу фильтра суммарной частоты первого измерительного канала, выходы генератора св заны с вторыми входами первых смесителей измерительных каналов, вход элемента вьщелесо кэ ни огибающей соединен с первым входом первого смесител первого изме4: рительного канала, а выход - с вхоto дами синхронизации генератора и элемента управлени линией задержки. 00PHASOMETER containing two measuring channels, one of which consists of a series-connected first mixer, a cumulative frequency filter, a second mixer, a differential frequency filter and the second one of a series-connected first mixer and a cumulative frequency filter, generator, phase detector, connected to an indicator, differing By the fact that, in order to improve the measurement accuracy by reducing the level of spurious radiation, a controllable delay line, a control element for the delay line, has been introduced into it. an envelope selection element and an additional mixer connected in series to the second measuring channel and a differential frequency filter whose output is connected to the second input of the phase detector, the first input of which is connected to the output of the differential frequency filter of the first measuring channel; one of the additional mixer inputs is connected to the total filter output frequency of the second measuring channel; another input is connected to the second input of the second mixer of the first measuring channel and to the output of the controlled line Delay, the control input of which is connected to the output of the control element of the delay line, and the signal input to the output of the filter of the total frequency of the first measuring channel, the generator outputs are connected to the second inputs of the first mixers of the measuring channels, the input of the individual envelope is connected to the first the input of the first mixer of the first measuring channel 4, and the output - with the synchronization inputs of the generator and the control element of the delay line. 00

Description

Изобретение относитс к радиоимпульсной технике и может быть исползовано в радиотехнических системах и комплексах дл определени фазовы сдвигов непрерывных и радрюимпульсных сигналов.The invention relates to radio pulse technology and can be used in radio engineering systems and complexes to determine the phase shifts of continuous and radio pulse signals.

Известен фазометр с преобразованием частоты, содержащий два измерительных канала, состо щих из последовательно соединенных смесител и фильтра, причем выходы последних соединены с входами ключа, третий вход которого соединен с выходом генератора квантующих импульсов , а выход - с выходным счетчиком , при этом выходы гетеродина соединены с вторыми входами смесителей Г 1 J.A known frequency conversion phase meter, containing two measuring channels consisting of a serially connected mixer and a filter, the outputs of which are connected to the inputs of a switch, the third input of which is connected to the output of a quantizing pulse generator, and the output is connected to an output counter. with the second inputs of mixers G 1 J.

Недостатком этого устройства вл етс низка точность измерени .A disadvantage of this device is low measurement accuracy.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому вл етс фазометр, содержащий два измерительных канала, состо щих из последовательно включенных смесител фильтра и усилител , выходы которых подключены к входам третьего смесител ,выход которого через фильтр св зан с входом усилител -ограничител , соединенного с делителем частоты, подключенного выходом к Одному входу фзового детектора, св занного с индикатором , а другой вход фазового детектора соединен с выходом второг yc iлитeл -oгpaничитeл , вход которого подключен к выходу опорного генератора, при этом первые входы однополосных модул торов св заны с выходом гетеродина, а другие - с опорного генератора, а выходы однополосных модул торов соединены с вторыми входами смесителей измерительных каналов 2 .The closest technical solution to the present invention is a phase meter containing two measuring channels consisting of successively connected filter and amplifier mixers, the outputs of which are connected to the inputs of the third mixer, the output of which through the filter is connected to the input of the limiting amplifier, connected to the output of the single input of the phase detector associated with the indicator, and the other input of the phase detector is connected to the output of the second yc-limiter, the input of which is connected to the output PORN generator, wherein the first inputs of single-sideband modulators are associated with the local oscillator output, and the other - with a reference generator, and outputs the SSB modulators are connected to second inputs of mixers measuring channels 2.

Недостатками этого фазометра вл ютс паразитные излучени , наводки пролезани , объ сн ющиес наличием многочисленных преобразований частоты и внутренних генераторов, низкие показатели по электромагнитной совместимости.The disadvantages of this phase meter are spurious emissions, pickup, explained by the presence of numerous frequency conversions and internal generators, low electromagnetic compatibility.

Цель изобретени - повьш1ение точности измерени за счет снижени уровн паразитных излучений.The purpose of the invention is to increase the measurement accuracy by reducing the level of spurious radiation.

Поставленна цель достигаетс тем, что в фазометр, содержащий два измерительных канала, один из которых состоит из последовательно включенных первого смесител ,фильтрThe goal is achieved by the fact that in a phase meter containing two measuring channels, one of which consists of a series-connected first mixer, the filter

суммарной частоты, второго смесител фильтра разностной частоты, а второй - из последовательно соединенных первого смесител и фильтра суммарной частоты, генератор, фазовый детектор, соединенный с индикатором , введены управл ема лини задержки, элемент управлени линией задержки, элемент выделени огибающей и последовательно включенные во второй измерительный канал доЛолнительньш смеситель и фильтр разностной частоты, выход которого подключен к второму входу фазового детектора , первый вход которого св зан с выходом фильтра разностной частоты первого измерительного канала,один из входов дополнительного смесител соединен с выходом фильтра суммарной частот) второго измерительного канала , другой вход соединен с вторым входом второго смесител первого измерительного канала и с выходом управл емой линии задержки, управл ющий вход которой подключен к выходу элемента управлени линией задержки , а сигнальный вход - к входу ф:альтра суммарной частоты первого измерительного канала, выходы генератора св заны с вторыми входами первых смесителей измерительных каналов , вход элемента выделени огибающей соединен с первьчм входом первого смесител первого измерительного канала, а выход - с входами синхронизации генератора и элемента управлени линией задержки.the total frequency, the second mixer of the difference frequency filter, and the second one from the serially connected first mixer and the total frequency filter, a generator, a phase detector connected to the indicator, a controllable delay line, a delay line control element, an envelope selection element and sequentially included in the second measuring channel is an additional mixer and a differential frequency filter, the output of which is connected to the second input of the phase detector, the first input of which is connected to the output of the filter once the remaining frequency of the first measuring channel, one of the inputs of the additional mixer is connected to the output of the total frequency filter) of the second measuring channel, the other input is connected to the second input of the second mixer of the first measuring channel and to the output of the controlled delay line whose control input is connected to the output of the control element the delay line, and the signal input to the f: altra input of the total frequency of the first measuring channel, the generator outputs are connected to the second inputs of the first measuring channel mixers This element is connected to the primary input of the first mixer of the first measuring channel, and the output is connected to the synchronization inputs of the generator and the control element of the delay line.

На чертеже приведена схема фазометра .The drawing shows a phase meter diagram.

Фаз.ометр содержит два измерительных канала 1 и 2, каждый из которых состоит из первого смесител 3, фильтра 4 суммарной частоты, второго смесител 5 и фильтра 6 разностной частоты, генератора 7, фазового детектора 8, индикатора 9, управл емой линии 10 задержки, элемента 11 управлени линией задержки и элемента 12 выделени огибающей.The phase meter contains two measuring channels 1 and 2, each of which consists of the first mixer 3, the total frequency filter 4, the second mixer 5 and the difference frequency filter 6, the generator 7, the phase detector 8, the indicator 9, the controlled delay line 10, the delay line control element 11 and the envelope selection element 12.

В каждом измерительном канале 1 и 2 первый смеситель 3, фильтр 4 суммарной частоты, второй смеситель 5 и фильтр 6 разностной частоты последовательно соединены, выходы генератора 7 соединены с вторыми входами первых смесителей 3 измерительных каналов 1 и 2, фазовый детектор 8 входами соединен с вькодами фильтров 6 разностной частоты, а выходом - с индикатором 9, управл ема лини 10 задержки выходом соединена с вторыми входами смесителей 5, управл ющим входом - с выходом элемента 11 управлени линией задержки а сигнальным входом - с выходом фильтра 4 суммарной частоты первого измерительного канала 1, элемент 12 вьщелени огибающей входом св зан с входом первого смесител 3 первого измерительного канала 1, а вы ходом - с входами синхронизации генератора 7 и элемента 11 управлени линией задержки. Устройство работает следующим образом. На входы фазометра поступают напр жени V.( , V.)cos(u)tW,), где V (t), V (t) - амплитуды измер емых сигналов, I r% частота и фазы сигналов. После перемножени этих сигналов в смесител х 3 с напр жением генератора 7, фильтрами 4 суммарных час тот вьщел ютс сигналы V.V(t).u;)i.4,44, V;--V;{t)co5(u,.u)t. где V(-fc)| V. (t) - амйлитуды сигналов с учетом коэ фициентов переда чи. При этом в случае измерени ради импульсных сигналов элемент 12 выделени огибающей, который в простейшем случае реализуетс на основе амплитудного детектора, вырабатывает разрешающий сигнал, существующий в моменты присутстви на входах фазометра радиоимпульсных сигналов По этому разрешающему сигналу запус каетс генератор 7, а также начинае работу элемент 11 управлени линией задержки. По окончании измер емого радиоимпульса и разрешающего сигнал обрываетс работа генератора 7 и элемента 11 управлени линией задержки . Таким образом, сигналы генератор 7 и элемента 11 управлени линией, задержки имеют место лишь во врем оздействи измер емых радиоимпульсьгх сигналов на вход фазометра и тсутствуют в паузах между измереи ми . В режиме измерений непрерывого сигнала элементом 12 выделеи огибающей посто нно вырабатыватс разрешаюиц й сигнал. В результае обеспечиваетс непрерывна раота генератора 7 и элемента 11 упавлени . Напр жение V после пропускани ерез перестраиваемую по определеному (например, линейно или ступенато нарастающему) закону TCtt инию 10 задержки, принимает вид ))где V ,4i - амплитуда и дополнительный фазовый сдвиг сигнала на выходе линии 10 задержки; T(t) - закон перестройки линии 10 задержки, задаваемый элементом 11 управлени . При перемножении выходного сигнала линии 10 задержки V в смесител х 3 с сигналами V и V формируютс сигналы -V(t)cos{()t-()r)itt-(t) (,,5 , (i)co5() )t-())t r(t}JWr+S2- ) Фильтрами 6 пропускаютс лищь напр жени разностной частоты (первые слагаемые напр жений Vj и V) которые, например, при линейном законе перестройки линии 10 задержки (tl-r-l: , где f const - скорость перестройки линии 10 задержки , имеют вид )co5(u)u5 1rt-i/J, (t)co5(u,.u)).,Фазовым детектором 8 формируетс напр жение, пропорциональное фазоВОЙУ сдвигу сигналов Vg (tco.().Vg{i)co5{V/J Поскольку разность фаз напр жений Vg и V/ равна измер емому фазовому сдвигу входных сигналов пока зани индикатора 9 соответствуют сдвигу фаз напр жений V и . . В данном устройстве дл снижени погрешностей, вносимых преобразованием частоты, необходимо добиватьс наиболее точного перемножени сигна лов в смесител х. С этой целью наиб лее предпочтительными вл ютс кольцевые или двухбалансные схемы смесителей. Управл ема лини 10 за держки представл ет собой набор ком мутируемых отрезков волноводов или коаксиальных кабелей либо устройств на поверхностных акустических волнах . Наилучшим с точки зрени минимума вносимых искажений вл етс линейный закон перестройки линии 10задержки tltH b . Однако при конкретной реализации устройства исход из заданной погрешности измерений может быть выбран другой вид функции L(i) (например,пилообразный или ступенчатый). Элемент 11управлени линией задержки,таким образом, представл ет собой обычный синхронизируемьй генерато функции заданного вида fit). . Введение в устройство управл е мой линии задержки, дополнительног смесител , фильтра разностной частоты , элементов управлени линией задержки и выделени огибающей уменьшает взаимное вли ние каналов сокращает число паразитных комбинационных составл ющих. Измерение фазового сдвига производитс в диапазоне частот (при линейном законе) ( ° Kmin-.rl 1„ где f принимает значени Это позвол ет сжать частотный Наличие вседиапазон в К - раз, го лишь одного высокочастотного генератора , работающего только при наличии измер емого сигнала на входах устройства, позвол ет значительно снизить (а в паузах между измерени ми исключить) уровень паразитной излучаемой мощности. Снижение, по сравнению с синхронным гетеродинированием , вносимых искажений при высоком коэффициенте сжати частотного диапазона, уменьшение вли ни паразитных внутренних св зей повышает точность измерени в 2-3 раза. По сравнению с базовым фазометром ФК2-14 предлагаемое устройство обладает следующими преимуществами. Благодар высокому коэффициенту сжати (до 10 ) оно имеет более широкий частотный диапазон, позвол ет проводить безынерционные измерени (при стробоскопическом способе,реализованном в ФК-2-1А, необходимо весьма значительное врем измерений), обладает лучшими показател ьга электромагнитной совместимости. Использование предлагаемого фазометра в составе контрольно-измерительных комплексов, благодар высоким показател м электромагнитной совместимости, дает возможность конструировать более точные измерительные системы в радиотехнике, навигации , радиолокации, при контроле качества выпускаемой продукции. Это уменьшает потери от брака, снижает себестоимость продукции.In each measuring channel 1 and 2, the first mixer 3, the filter 4 of the total frequency, the second mixer 5 and the filter 6 of the difference frequency are connected in series, the outputs of the generator 7 are connected to the second inputs of the first mixers 3 of the measuring channels 1 and 2, the phase detector 8 is connected to the inputs filters 6 of the difference frequency, and the output with indicator 9, the controllable delay line 10 is connected to the second inputs of mixers 5, the control input to the output of the control element 11 of the delay line and the signal input to the output filter 4 the total frequency of the first measuring channel 1, element 12 vscheleni envelope input coupled to the first input of the mixer 3 of the first measuring channel 1, and then move - with inputs sync generator 7 and the control delay line element 11. The device works as follows. Voltages V. (, V.) cos (u) tW,) are applied to the phase meter inputs, where V (t), V (t) are the amplitudes of the measured signals, I r% frequency and phase of the signals. After multiplying these signals in the mixers 3 with the generator voltage 7, the signals VV (t) .u;) i.4.44, V; - V; {t) co5 (u ,. u) t. where v (-fc) | V. (t) - amplitudes of signals with allowance for transmission coefficients. In this case, in the case of measuring for pulse signals, the envelope selection element 12, which in the simplest case is realized on the basis of an amplitude detector, generates an enable signal that exists when the pulse signals are present at the phase meter inputs of the radio pulse signals. The generator 7 is started and the operation begins. 11 control line delay. At the end of the measured radio pulse and the enabling signal, the operation of the generator 7 and the delay line control element 11 is interrupted. Thus, the signals from the generator 7 and the line control element 11, delays occur only during the operation of the measured radio pulse signals at the phase meter input and are present in the pauses between the measurements. In the measurement mode of a continuous signal by element 12, envelope highlights are constantly producing a permit signal. As a result, a continuous operation of the generator 7 and the element 11 is provided. Voltage V after passing through a tunable according to a certain (for example, linear or stepwise increasing) TCtt law 10% delay, takes the form)) where V, 4i is the amplitude and additional phase shift of the signal at the output of the delay line 10; T (t) is the law of tuning the delay line 10 defined by control element 11. When the output signal of the delay line 10 is multiplied by V in mixer 3 with the signals V and V, the signals -V (t) cos {() t - () r) itt- (t) (,, 5, (i) co5 () ) t - ()) tr (t} JWr + S2-) Filters 6 pass through the differential frequency voltage (the first components of the voltage Vj and V) which, for example, with the linear tuning law of the delay line 10 (tl-rl:, where f const is the rate of tuning the delay line 10, look like) co5 (u) u5 1rt-i / J, (t) co5 (u, .u))., The phase detector 8 produces a voltage proportional to the phase shift of the signals Vg (tco . (). Vg {i) co5 {V / J Since the phase difference of the voltages Vg and V / is equal from ep emomu phase shift of the input signals until the knitting indicator 9 correspond to the phase shift of the voltages V u. . In this device, in order to reduce the errors introduced by frequency conversion, it is necessary to achieve the most accurate signal multiplication in mixers. For this purpose, annular or two-balance mixer circuits are most preferred. Controlled line 10 is a set of commutable waveguide or coaxial cables or surface acoustic wave devices. The best from the point of view of the minimum of the introduced distortions is the linear law of reorganization of the line 10 of the delay tltH b. However, with a specific implementation of the device, based on the specified measurement error, another type of function L (i) can be selected (for example, sawtooth or stepped). The delay line control element 11 is thus a conventional synchronizing function generator of a predetermined type (fit). . Introduction to the control unit of the delay line, additional mixer, differential frequency filter, delay line control elements, and envelope selection reduces the mutual influence of the channels and reduces the number of spurious combinational components. The measurement of the phase shift is made in the frequency range (with a linear law) (° Kmin-.rl 1 where f takes values. This allows you to compress the frequency presence in the range of K — times, only one high-frequency generator operating only in the presence of the measured signal inputs of the device, allows to significantly reduce (and exclude in the pauses between measurements) the level of parasitic radiated power. The reduction, compared with synchronous heterodyning, of the introduced distortions at a high compression ratio of the frequency range, Reducing the influence of parasitic internal communications improves measurement accuracy by a factor of 2-3. Compared with the base phase meter FC-14, the proposed device has the following advantages: Due to its high compression ratio (up to 10), it has a wider frequency range, allows for inertial-free measurements (with the stroboscopic method implemented in FK-2-1A, a very significant measurement time is required), has the best indicators of electromagnetic compatibility. The use of the proposed phase meter as part of instrumentation complexes, due to high electromagnetic compatibility indicators, makes it possible to design more accurate measuring systems in radio engineering, navigation, and radar, while monitoring the quality of products. This reduces the loss of marriage, reduces the cost of production.

33

Claims

A PHASOMETER containing two measuring channels, one of which consists of a first mixer in series, a total frequency filter, a second mixer, a difference frequency filter ^ and a second of a first mixer and a total frequency filter connected in series, a generator, a phase detector connected to an indicator, characterized in that, in order to increase the accuracy of the measurement by reducing the level of spurious emissions, a controlled delay line, a delay line control element, an highlight element are introduced into it the envelope and sequentially included in the second measuring channel an additional mixer and a differential frequency filter, the output of which is connected to the second input of the phase detector, the first input of which is connected to the output of the differential frequency filter of the first measuring channel, one of the inputs of the additional mixer is connected to the output of the filter of the total frequency of the second measuring channel, another input is connected to the second input of the second mixer of the first measuring channel and to the output of the controlled delay line, controlling the path of which is connected to the output of the control element of the delay line, and the signal input to the output of the filter of the total frequency of the first measuring channel, the generator outputs are connected to the second inputs of the first mixers of the measuring channels, the input of the envelope selection element is connected to the first input of the first mixer of the first measuring channel, and the output - with the synchronization inputs of the generator and the control line delay line.

>